《饲料配方设计》PPT课件.ppt

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1、饲料配方设计FEED FORMULATION刘 强南京农业大学动物科技学院CollegeofAnimalScience&Technology,NanjingAgri.Univ.内容提要饲料配方在饲料生产中的作用饲料配方设计原则全价配合饲料的配方设计方法示差法（方法介绍与练习）线性规划法（方法介绍与练习）浓缩饲料的配方设计添加剂预混料的配方设计配方分析和评价常见配方软件介绍饲料配方(Feed Formula)反映配合饲料中各种原料组成比例和关键制作工艺参数的配套技术资料。-指导饲料生产的依据，直接关系到饲料产品的质量和成本；-饲料厂和养殖场制定原料采购计划的依据；-进行生产性能估测的重要参考资料

2、；-技术交流的形式；-新知识和新技术应用的起点。配方种类-以表现形式划分典型配方：-由典型原料组成，或为典型饲养方式设计的配方；-为反映某地区的饲养方式，或为科学研究提供简化的营养模型；-适用范围小，灵活性差。经验配方：-总结实际饲养经验获得的量化表达；-能维持动物健康和一定的生产能力，但不能保证营养供应和饲养成本的优化；-多见于尚无饲养标准的非常规畜禽品种，或野生动物的养殖。配方种类-以表现形式划分试验配方：-为科学研究专门设计的饲料配方；-需要剔除饲料中研究因素对动物的干扰，对原料选择和用量等有特殊规定；-强调结果的可靠性，较少考虑经济性。生产配方：-实际生产中使用的配方；-兼顾营养需要、

3、采食量(饲料的色、香和味等物理性状)、饲料转化效率和经济可行性等多方面的因素，集中体现饲料与营养学科的最新知识和经验，灵活多变。配方种类-以表现形式划分操作配方：-根据生产配方制定的指导具体车间实际操作的配方；-随饲料厂机械设备和工艺流程而变。宣传配方：-饲料厂对外宣传所用的配方；-隐秘了核心技术参数，参考时应注意；配方种类-以产品形式划分全价配合饲料配方：浓缩饲料配方：添加剂预混合饲料配方：饲料添加剂配方：推荐配方：-厂家为指导用户正确使用该公司浓缩料、预混料和添加剂等产品而提供的针对性配方；-生产性能基本能够保证，但经济性往往不能保证，谨防部分厂家借此转嫁成本或责任。配方技术在饲料企业中的

4、重要性原料采购质量检验配方设计配方验证车间生产外部数据库内部数据库用户反馈信息配方设计原则满足目标动物的营养需要：既要保证养分的绝对含量，又要考虑其实际可消化量(消化率)；保持养分间合适的比例关系；特殊养分的附加效应；与动物所处的生理阶段相适应：-消化道发育状况(消化酶系统、容积和反刍动物瘤胃的微生物区系等)；-处于断奶、妊娠、分娩、免疫和疾病等应激阶段动物营养需要和采食行为等方面的特殊需要。配方设计原则尽量减少对动物的毒害：-原料自身含有的有毒有害物质；-贮存过程中产生的微生物次生代谢产物污染；-饲料添加剂的不合理使用；-保证新鲜、合理加工、适量使用。经济可行：产品质量定位养分含量原料选用生

5、产性能饲料成本制作饲料配方的依据动物营养需要参数(饲养标准)：确定关键营养指标及其容许变动范围，作在数学规划中作为营养约束条件；饲料营养价值资料：关键营养指标的化学含量或可利用量；各种饲料用量的适宜范围；添加剂使用说明：-有效成分含量、用量、配伍禁忌和特殊使用方法等；原料价格：-设计最低成本配方时必备。全价配合料配方的计算方法试差法：-最基本的计算方法，通过练习加深对配方过程的理解；-适用于有一定生产经验和专业知识的人员；数学规划法：-以线性规划为主，个别采用目标规划等方法；-通用软件(如EXCEL)，简单直观，基本满足一般配方的需要；-专用配方软件，界面友好，多具有配方分析功能和本专业知识库

6、，但一般价格昂贵，不易普及。试差法计算饲料配方的步骤确定营养参数：-参照标准的选择，关键指标的确定，养分浓度的调整；获取原料的营养价值数据：初拟配方及计算：-人为分配用量比例，预留空间，计算各种原料的养分提供量，并汇总；配方调整：平衡次要营养指标：-限制性氨基酸，钙磷等报告配方结果：影响营养需要量的因素营养需要量品种生理阶段性别生产性能健康状况应激强度采食量养分可利用性养分平衡程度饲养管理选择合适的饲养标准饲养标准的种类：-政府标准(GB,NRC,CSIRO,及地方标准等)，育种公司(Avin,AberAcer,etc)，学术团体或行业组织(Feedstuffs,)。选择原则：-畜禽品种、生产

7、性能和饲养方式尽可能与本地接近。参考示例：-猪：本地土种我国肉脂兼用型标准；国内育成品种和二元杂交种我国瘦肉型标准；土三元杂交种台湾和美国(1988)标准；引进纯种和洋三元杂交种美国(1998)标准。确定营养参数1选择合适的饲养标准参考示例：-肉鸡：种鸡育种公司推荐标准，白羽肉鸡NRC,GB，黄鸡地方标准/企业自定；-产蛋鸡：种鸡育种公司推荐标准/NRC，产蛋率90%NRC/AEC，产蛋率7090%GB/AEC；-肉牛：GB/NRC(2001)-奶牛：GB/NRC(2000)-经济动物或水产动物：地方标准/企业自定。确定营养参数2关键指标的选择与调整选择关键营养指标：-禽ME,Met,Lys,

8、Arg,Try,M+C,Ca,aP,Cp；-猪DE,Lys,M+C,Thr,Try,Ca,aP,Cp；-鱼虾Cp,真蛋白,Lys,M+C,Arg,Try,Ca,aP；-牛DMI,NE,Cp,精粗比/NDF,UDP,RDP,MP；营养指标调整的原则：-在一定范围内，可将动物的生产性能看作是可利用养分供应量的反应；-养分总摄入量=采食量*养分浓度；-兼顾养分绝对含量与相对比例。确定营养参数3营养指标的调整以蛋鸡为例确定营养参数4目前生产采用量前期中期后期体重(Kg)4.06.06.010.010.020.0能量(DEMcal/Kg)3.303.353.203.303.203.25赖氨酸(%)1.3

9、01.401.251.351.101.20标准推荐前期中期后期体重(Kg)1.05.05.010.010.020.0能量(DEMcal/Kg)4.003.623.31赖氨酸(%)1.401.000.78我国仔猪饲养标准与生产采用值比较选择原料谷物的质量-成熟饱满度、杂质含量、霉变和虫害、收获年代和水分含量等。主要养分含量与可利用性与其他原料间是否存在养分互作-氨基酸互补、维生素或矿物质间的颉抗等。加工方法和程度是否适当是否有附加效果或特殊作用价格合理供应是否稳定饲料营养价值数据直接引用饲料营养价值数据库：-CFDB,NRC,Feedstuff,etc;-选用样本描述与实际原料最接近的数据。实际

10、测定结果：-适时抽样检测，结果最可靠，但往往指标不全；根据常规成分分析结果预测：对有效能值的预测对氨基酸含量的预测常用原料Cp和HAA含量From:TheAmiPigdatabasereleasedbythefollowingorganizations:FrenchFeedDatabase,AjinomotoEurolysine,AventisAnimalNutrition,INRA,TechnicalInstituteforCerealsandForage(ITCF)常用原料Cp和HAA消化率From:TheAmiPigdatabasereleasedbythefollowingorgani

11、zations:FrenchFeedDatabase,AjinomotoEurolysine,AventisAnimalNutrition,INRA,TechnicalInstituteforCerealsandForage(ITCF)常用原料Cp和HAA可消化量From:TheAmiPigdatabasereleasedbythefollowingorganizations:FrenchFeedDatabase,AjinomotoEurolysine,AventisAnimalNutrition,INRA,TechnicalInstituteforCerealsandForage(ITCF)

12、玉米MEn(Kcal/kg)=36.21CP+85.44EE+37.26NFEAME(Mcal/kg)=4.219-0.116CF/DM小麦MEn(Kcal/kg)=34.92CP+63.1EE+36.42NFE小麦麸AME(Mcal/kg)=3.940-0.209CF/DM脱脂米糠MEn(Mcal/kg)=46.7DM-46.7Ash-69.55CP+42.95EE-81.95CF大豆粕MEn(Kcal/kg)=37.5CP+46.39EE+14.9NFE鱼粉MEn(Kcal/kg)=35.87DM-34.08Ash+42.90EE菜籽粕MEn(Kcal/kg)=32.67CP+64.96E

13、E+13.24NFE棉籽粕MEn(Kcal/kg)=21.26DM+47.13EE-30.85CF肉骨粉MEn(Kcal/kg)=33.94DM-45.77Ash+59.99EE玉米蛋白粉 MEn(Kcal/kg)=36.64CP+73.30EE+25.67NFE用常规成分预测饲料代谢能的公式玉米-0.100+0.046X1小麦0.390+0.014X1-0.020X2+0.081X3+0.016X4-0.014X5高粱0.275+0.010X1-0.039X3-0.023X4+0.035X5米糠-0.131+0.031X1+0.006X5大豆粕-0.113+0.058X1+0.067X5鱼粉

14、2.202+0.055X1+0.067X2-0.752X4-0.057X5肉骨粉4.763-0.090X2-0.063X5玉米蛋白粉-1.687+0.042X1+0.002X2-0.006X3+0.121X4用常规成分预测赖氨酸含量的公式X1粗蛋白；X2水分；X3粗脂肪；X4粗纤维；X5粗灰分，数值为各种成分的百分比。用常规成分预测含硫氨酸的公式玉米0.053+0.030X1小麦0.007+0.058X1-0.005X2+0.044X3+0.020X4-0.029X5高粱0.086+0.028X1+0.014X4-0.024X5米糠0.152+0.027X1-0.003X3-0.004X4-0

15、.004X5大豆粕0.190+0.017X1+0.062X5鱼粉5.003-0.065X2-0.070X3-0.075X4肉骨粉-1.118+0.046X1+0.037X2玉米蛋白粉-0.051+0.051X1-0.029X2-0.007X3+0.005X4X1粗蛋白；X2水分；X3粗脂肪；X4粗纤维；X5粗灰分，数值为各种成分的百分比。原料及其营养价值数据CpMELysMetCaP玉米8.713.560.240.380.020.12豆粕46.89.832.811.160.310.17米糠12.80 11.210.660.440.070.10菜粕38.67.411.301.500.650.42

16、Lys78.8Met98.0石粉36.0氢钙21.016.0主原料参加全部计算过程辅原料不参加前期计算重点平衡的指标可能平衡的指标拟定初始配方预定各主原料的用量比例，预留补充矿物质、维生素和添加剂的比例空间。全价配合料的原料构成(%)水产动物肉用动物产蛋家禽蛋白质饲料607015352530能量饲料203060706065常量矿物饲料1313710微量矿物饲料0.20.50.10.30.10.3维生素饲料0.10.50.010.10.010.1饲料添加剂460.11.00.10.5预留空间：58%24%810%乳猪中猪大猪肉鸡蛋鸡肉鸭小麦510815102058515830米糠35102015

17、30310510515小麦麸2351052024351025油脂1312015030棉粕13585122525310菜粕2336510353538胚芽粕2551081231038512蛋白粉5825255102835非常规原料的参考用量分析初拟配方CpMELysMetCaP用量玉米8.7013.560.240.380.020.1265%豆粕46.809.832.811.160.310.1712%米糠12.80 11.210.660.440.070.108%菜粕38.607.411.301.500.650.426%Req.15.00 11.50 0.660.573.400.325.668.810

18、.160.250.010.085.621.180.340.140.040.021.020.900.050.040.010.012.320.450.080.090.040.03合计14.61 11.34 0.620.510.100.13差额-0.39-0.16-0.04-0.06-3.30-0.199%调整配方判别标准：-D0能量和蛋白同高或同低于需要量，D0与需要量相比，两指标一高一低。检验数：-取Cij中与D符号相同，数值最接近的原料可能组合进行替换。取代量：-能量优先的取代量：-蛋白优先的取代量：常见问题及解决方案某种原料的取代量大于其原有用量：-全部取代该原料，重新分析配方，进行二次调整

19、。RCp与RDE的差值很大：-一次不能平衡，可按RCp和RDE的中间量进行取代，重新分析配方，进行二次调整。常见问题及解决方案始终不能平衡：-检查选用的原料与需要量是否匹配，若每种原料的能量和蛋白含量均大于或小于对应需要量重新选择原料，重拟初始配方，再计算。-建议能量饲料和蛋白饲料各选择23种，其中能量饲料的有效能、蛋白饲料的粗蛋白分别大于对应的需要量。预留比例空间过大或过小：-空比例差额1%，重新拟定配方，进行计算。配方结果报告原料种类及其主要质量指标或描述：-例如：黄玉米GB二级，水分43%，均匀的淡黄色等。配合比例：关键营养指标的计算值：特殊原料使用或加工注意事项：-例如：用量n，可能有

20、多个解；m=0。未考虑价格因素。现有玉米、鱼粉、豆粕和米糠四种原料，已知其消化能、粗蛋白和赖氨酸含量、价格，以及仔猪的营养需要量(见下表)，请问四种原料如何搭配才能既满足仔猪营养需要，成本又最低？其中鱼粉用量不能少于3%，米糠用量不能大于5%。玉米豆粕鱼粉米糠仔猪消化能(Mcal/kg)3.413.153.103.023.30粗蛋白(%)8.643.062.512.821.0赖氨酸(%)0.242.455.120.741.35价格(元/kg)1.102.305.800.92线性规划法假设：玉米、鱼粉、豆粕和米糠四种原料的用量百分比分别为X1,X2,X3和X4。配方需要满足的条件：满足仔猪营养需

21、要：消化能3.41X1+3.10X2+3.15X3+3.02X4=3.30;粗蛋白8.6X1+62.5X2+43.0X3+12.8X4=21.0;赖氨酸0.24X1+5.12X2+2.45X3+0.74X4=1.35;原料用量限制：鱼粉用量不能少于3%X2=3.0%；米糠用量不能大于5%X4=0求解目标：配成的饲料成本最低Min(1.10X1+2.30X2+5.80X3+0.92X4)建立配方数学模型(二)配方数学模型总结求满足方程组X2=3.0%；X4=3.30；8.6X1+62.5X2+43.0X3+12.8X4=21.0；0.24X1+5.12X2+2.45X3+0.74X4=1.35；

22、X1,X2,X3,X4=0而且能使：1.10X1+2.30X2+5.80X3+0.92X4之和最小则：X1,X2,X3和X4=？决策变量：X1,X2,Xn约束方程：a11*X1+a12*X2+a1n*Xn=b1a21*X1+a22*X2+a2n*Xn=bmX1,X2,Xn=0目标函数：Min/Max(C1*X1+C2*X2+Cn*Xn)aij技术系数；bi资源存量或边界；Cj贡献系数线性规划的一般模式L.V.Kantorovich,1939,Noticed its practical importance and gave the first algorithm solution G.B.Da

23、ntzig,1947,invented the Simplex Method and applied in the U.S.Air Force.T.C.Koopmans,1947,Applied in classical Economic Analysis Model.L.V.Kantorovich and T.C.Koopmans,1975 Nobel Prize for Economy.模型的转化-标准型：a11*X1+a12*X2+a1n*Xn-X(n+1)=b1a21*X1+a22*X2+a2n*Xn+X(n+2)=b2am1*X1+am2*X2+amn*Xn-X(n+m)=bmX1,

24、X2,Xn=0即：AX=b;X=0目标函数Min(C1*X1+C2*X2+Cn*Xn)松弛变量线性规划问题的求解过程假定：约束方程组系数矩阵Am*(n+m)的秩为m(即m个方程是线性无关的)，则一定存在一个m*m阶非奇异子矩阵B(即|B|0)，称B为方程组的一个基。原约束方程组可写为：若令Xm+1,Xm+2,Xn=0，即可得在此基下的唯一解(基本解)若该解为基本可行解，则代入目标函数得：可见，只有CBB-1N-CN0时，目标函数才有最小值，Smin=CBB-1b解集：-线性规划的解域为一凸集；基本解：满足约束方程AX=b的解A(m*n)的秩为m，且有m个线性无关的列向量(nm)；基本可行解：既

25、满足AX=b，且Xij=0的解，即可行解域的顶点，顶点个数是有限的；最优解：使得目标函数取最小值的可行解，一定在可行解域的顶点上。线性规划解的类型(0,30)(40,0)(34.4824,12.4138)(20,24)(0,0)线性规划的图解法目标函数S=Max(7X1+12X2)在各顶点的取值分别为：(0,0)0;(0,30)360;(20,24)428;(40,0)280;(34.4824,12.4138)390.3424A.创建基本数据表：-输入原料养分含量(技术系数,aij)、营养参数和原料用量的上下限(资源存量或边界,bj)，以及原料单价(贡献系数,Ci)；指定存放原料实际用量(决策

26、变量,Xij)、实际养分浓度和配方成本(目标函数)计算结果所在的单元格；在实际养分浓度和配方成本单元格中，用公式正确反映aij和Xij，以及Xij和Ci间的数量关系；计算原料实际用量总和，放入指定单元格中。用EXCEL设计配方的步骤B.调用“线性求解”功能，填写各对话框：目标单元格配方成本所在单元格，选择“最小值”选项；可变单元格原料实际用量所在单元格；约束条件逐项添加各种养分实际浓度与对应营养参数上下限，各原料实际用量与用量上下限间的关系(=,=,=“价格下限”和=“价格上限”单元格；-求解。添加剂预混剂配方种类和成分：-维生素预混剂：又称“多维”，畜禽用产品一般含脂溶性维生素4种，B族维生

27、素68种；水产用产品还应有维生素C、肌醇和肉碱等成分。都不包括胆碱，添加量0.01%0.05%。-微量元素预混剂：单胃动物用产品一般含68种微量元素，反刍动物用产品还应有硫、镁和钼等元素，添加量0.05%0.5%。-复合预混剂：除上述两种产品的复合物外，有时也包括胆碱，添加量0.1%1.0%。添加剂预混剂配方设计思路：-原料中的维生素和微量矿物的实际含量受品种、产地、储藏时间和加工方式等影响，生产中一般不予考虑，全部依赖外源添加满足动物的相应需要；-多数维生素和矿物质除常规营养功能外，还具有促进生长、增强免疫或改善产品品质等附加功能，实际添加往往高于推荐的营养需要量；-需要区分所用原料的有效成

28、分、含量/活性、生物学价值、原料的加工工艺、最终产品的包装方式和用户的使用方式等。-鉴于上述原因，各种维生素和微量元素的实际添加量高于推荐营养需要量110倍；0.130.250.050.11生物素mg4001200500-胆碱mg0.950.800.30.68叶酸mg22.020.010.013.4泛酸mg42.025.015.023.0烟酸mg32.060.017.523.0VB12g8.06.03.503.10VB2mg0.93.01.01.30VB1mg3.32.00.502.20VKmg33301612VEmg22002000220240VDIU120002000022002400VA

29、IUConti(5610)RocheNRC(1998)GB(1986)Perkgration510kg仔猪的维生素需要量0.120.150.150.09生物素mg470150013001300胆碱mg1.001.500.550.55叶酸mg13.020.010.09.3泛酸mg81.050.035.037.0烟酸mg15.030.010.09.0VB12g7.98.03.67.2VB2mg2.03.01.82.0VB1mg3.03.00.500.53VKmg28301010VEmg27501500200200VDIU105001500015002700VAIUConti(3610)RocheN

30、RC(1994)GB(1986)Perkgration04wk肉仔鸡的维生素需要量0.720.140.17I(mg/kgAsFed)0.360.300.15Se(mg/kgAsFed)1.2-Co(mg/kgAsFed)120100104Zn(mg/kgAsFed)484.04.1Mn(mg/kgAsFed)2006.06.3Cu(mg/kgAsFed)150100146Fe(mg/kgAsFed)Conti(5610)NRC(1998)GB(1986)510kg仔猪的微量元素需要量作业二每人在一个工作表内建立两个配方模型，并尝试多配方、原料分配或浓缩料配制等扩展功能。模型中的各类数据排列要有

31、规律，结构清晰明了、美观大方，增强模型的可读性。实习结束后，在11月15日前，通过电子邮件发到；文件用以下格式命名：“学号+姓名”，如“1517101马万俊.xls”，并在邮件主题中务必标明您的姓名。作业评分标准数据引用是否正确(20%)营养标准、原料的养分含量应相互对应，数值必须准确。模型结构完整性(60%)能否顺利求解。营养指标选择、原料用量上下限设置；配方实际营养浓度、配方成本和原料总和的计算公式；目标单元格、可变单元格和约束条件设置；实用性(20%)营养指标的选用和原料用量上下限的设置应尽量接近生产实际；(实际营养浓度-需要量)/需要量1%；整体评价国内专业配方介绍-三新国内专业配方介

32、绍-Refs3.0配方系统比较数据库子系统-系统数据的获取、更新和调用，软件的关键。建模子系统-表述营养需要、饲料营养价值、用量限制和原料价格间的数量关系。规划计算子系统-以线性规划为核心，辅以目标规划和概率配方等。结果诊断分析子系统-使结果直观、形象、易于理解。结果输出子系统知识库子系统软件自身管理系统影响饲料配方的因素饲料配方是饲料工业的核心技术之一，需要综合应用动物营养学、饲料学、畜禽养殖技术、饲料加工技术、化学、统计学和计算机等多学科的知识；饲料配方又是一项严谨的工作，配方人员需要切实考虑目标动物的品种与生理阶段、原料的变异性、饲料加工工艺参数、饲养管理方法和期望生产性能等，设计出能综

33、合体现营养供应的全面、平衡、性价比最高的原料组合配比。Scientificinformationregardingdairycattlefeedingisaccumulatingconstantlyandnutritionistsusethisinformationtorefinetheirrecommendations.Geneticprogressandtechnologicaladvancesforceustoconstantlyreviewtheseformulationsandrecommendations.However,therearemanyaspectsoffeedingco

34、wssuchasmaximisingenergyintakethatmaystillbeconsideredanart.Interactionsamongfeedstuffs,rumenmicrobes,animalphysiologyandfeedingbehaviourmakeitdifficulttosimplifyourfeedingguidelines.Sciencewillcontinuetoreplacetheartoffeedingdairycows,buttherewillalwaysbedifferencesinexpectedresultswhichwillbeattributedtotheartoffeedingLJErasmus,(Agricultural Research Council,2002)理论与实际经验的结合学习的方式与阶段课堂讨论验证针对问题的学习实践自学围绕学生的学习灌输依靠教师的学习